本書為自動控製係統的經典教材,詳細介紹瞭連續控製係統(包括電氣係統、機械係統、流體動力係統和熱力係統)的數學模型建模方法,動態係統的瞬態和穩態分析方法,根軌跡分析和設計方法,頻率域的分析和設計方法,以及PID控製器和變形PID控製器的設計方法;同時還比較詳細地介紹瞭現代控製理論中的核心內容,即狀態空間分析和設計方法。*後還簡要地介紹瞭20世紀80~90年代發展起來的稱為"後現代控製理論”的魯棒控製係統。全書自始至終貫穿瞭用MATLAB工具分析和設計各類控製係統問題。
KatsuhikoOgata,1956年畢業於美國加州大學伯剋利分校,獲得工程學博士學位,現為美國明尼蘇達大學退休教授,齣版瞭多部自動控製理論和工程應用方麵的書籍。
第1章 控製係統簡介
1.1 引言
1.1.1 控製理論和實踐發展史的簡單迴顧
1.1.2 定義
1.2 控製係統舉例
1.2.1 速度控製係統
1.2.2 溫度控製係統
1.2.3 業務係統
1.2.4 魯棒控製係統
1.3 閉環控製和開環控製
1.3.1 反饋控製係統
1.3.2 閉環控製係統
1.3.3 開環控製係統
1.3.4 閉環與開環控製係統的比較
1.4 控製係統的設計和校正
1.4.1 性能指標
1.4.2 係統的校正
1.4.3 設計步驟
1.5 本書概況
第2章 控製係統的數學模型
2.1 引言
2.1.1 數學模型
2.1.2 簡化性和精確性
2.1.3 綫性係統
2.1.4 綫性定常係統和綫性時變係統
2.2 傳遞函數和脈衝響應函數
2.2.1 傳遞函數
2.2.2 傳遞函數的說明
2.2.3 捲積積分
2.2.4 脈衝響應函數
2.3 自動控製係統
2.3.1 方框圖
2.3.2 閉環係統的方框圖
2.3.3 開環傳遞函數和前嚮傳遞函數
2.3.4 閉環傳遞函數
2.3.5 用MATLAB求串聯、並聯和反饋(閉環)傳遞函數
2.3.6 自動控製器
2.3.7 工業控製器分類
2.3.8 雙位或開-關控製作用
2.3.9 比例控製作用
2.3.10 積分控製作用
2.3.11 比例-加-積分控製作用
2.3.12 比例-加-微分控製作用
2.3.13 比例-加-積分-加-微分控製作用
2.3.14 擾動作用下的閉環係統
2.3.15 畫方框圖的步驟
2.3.16 方框圖的簡化
2.4 狀態空間模型
2.4.1 現代控製理論
2.4.2 現代控製理論與傳統控製理論的比較
2.4.3 狀態
2.4.4 狀態變量
2.4.5 狀態嚮量
2.4.6 狀態空間
2.4.7 狀態空間方程
2.4.8 傳遞函數與狀態空間方程之間的關係
2.4.9 傳遞矩陣
2.5 純量微分方程係統的狀態空間錶達式
2.5.1 綫性微分方程作用函數中不包含導數項的n階係統的狀態空間錶達式
2.5.2 綫性微分方程作用函數中包含導數項的n階係統的狀態空間錶達式
2.6 用MATLAB進行數學模型變換
2.6.1 由傳遞函數變換為狀態空間錶達式
2.6.2 由狀態空間錶達式變換為傳遞函數
2.7 非綫性數學模型的綫性化
2.7.1 非綫性係統
2.7.2 非綫性係統的綫性化
2.7.3 非綫性數學模型的綫性近似
例題和解答
習題
第3章 機械係統和電係統的數學模型
3.1 引言
3.2 機械係統的數學模型
3.3 電係統的數學模型
3.3.1 LRC電路
3.3.2 串聯元件的傳遞函數
3.3.3 復阻抗
3.3.4 無負載效應串聯元件的傳遞函數
3.3.5 電子控製器
3.3.6 運算放大器
3.3.7 反相放大器
3.3.8 非反相放大器
3.3.9 求傳遞函數的阻抗法
3.3.10 利用運算放大器構成的超前或滯後網絡
3.3.11 利用運算放大器構成的PID控製器
例題和解答
習題
第4章 流體係統和熱力係統的數學模型
4.1 引言
4.2 液位係統
4.2.1 液位係統的液阻和液容
4.2.2 液位係統
4.2.3 相互有影響的液位係統
4.3 氣動係統
4.3.1 氣動係統和液壓係統之間的比較
4.3.2 氣動係統
4.3.3 壓力係統的氣阻和氣容
4.3.4 壓力係統
4.3.5 氣動噴嘴-擋闆放大器
4.3.6 氣動接續器
4.3.7 氣動比例控製器(力-距離型)
4.3.8 氣動比例控製器(力-平衡型)
4.3.9 氣動執行閥
4.3.10 獲得微分控製作用的基本原理
4.3.11 獲得氣動比例-加-積分控製作用的方法
4.3.12 獲得氣動比例-加-積分-加-微分控製作用的方法
4.4 液壓係統
4.4.1 液壓係統
4.4.2 液壓係統的優缺點
4.4.3 說明
4.4.4 液壓伺服係統
4.4.5 液壓積分控製器
4.4.6 液壓比例控製器
4.4.7 緩衝器
4.4.8 獲得液壓比例-加-積分控製作用的方法
4.4.9 獲得液壓比例-加-微分控製作用的方法
4.4.10 獲取液壓比例-加-積分-加-微分控製作用的方法
4.5 熱力係統
4.5.1 熱阻和熱容
4.5.2 熱力係統
例題和解答
習題
第5章 瞬態響應和穩態響應分析
5.1 引言
5.1.1 典型試驗信號
5.1.2 瞬態響應和穩態響應
5.1.3 絕對穩定性、相對穩定性和穩態誤差
5.2 一階係統
5.2.1 一階係統的單位階躍響應
5.2.2 一階係統的單位斜坡響應
5.2.3 一階係統的單位脈衝響應
5.2.4 綫性定常係統的重要特性
5.3 二階係統
5.3.1 伺服係統
5.3.2 二階係統的階躍響應
5.3.3 瞬態響應指標的定義
5.3.4 關於瞬態響應指標的幾點說明
5.3.5 二階係統及其瞬態響應指標
5.3.6 帶速度反饋的伺服係統
5.3.7 二階係統的脈衝響應
5.4 高階係統
5.4.1 高階係統的瞬態響應
5.4.2 閉環主導極點
5.4.3 復平麵上的穩定性分析
5.5 用MATLAB進行瞬態響應分析
5.5.1 引言
5.5.2 綫性係統的MATLAB錶示
5.5.3 在圖形屏幕上書寫文本
5.5.4 標準二階係統的MATLAB描述
5.5.5 求傳遞函數係統的單位階躍響應
5.5.6 用MATLAB繪製單位階躍響應麯綫的三維圖
5.5.7 用MATLAB求上升時間、峰值時間、最大過調量和調整時間
5.5.8 脈衝響應
5.5.9 求脈衝響應的另一種方法
5.5.10 斜坡響應
5.5.11 在狀態空間中定義的係統的單位斜坡響應
5.5.12 求對任意輸入信號的響應
5.5.13 對初始條件的響應
5.5.14 對初始條件的響應(狀態空間法,情況1)
5.5.15 對初始條件的響應(狀態空間法,情況2)
5.5.16 利用命令Initial求對初始條件的響應
5.6 勞斯穩定判據
5.6.1 勞斯穩定判據簡介
5.6.2 特殊情況
5.6.3 相對穩定性分析
5.6.4 勞斯穩定判據在控製係統分析中的應用
5.7 積分和微分控製作用對係統性能的影響
5.7.1 積分控製作用
5.7.2 係統的比例控製
5.7.3 係統的積分控製
5.7.4 對轉矩擾動的響應(比例控製)
5.7.5 對轉矩擾動的響應(比例-加-積分控製)
5.7.6 微分控製作用
5.7.7 帶慣性負載係統的比例控製
5.7.8 帶慣性負載係統的比例-加-微分控製
5.7.9 二階係統的比例-加-微分控製
5.8 單位反饋控製係統中的穩態誤差
5.8.1 控製係統的分類
5.8.2 穩態誤差
5.8.3 靜態位置誤差常數Kp
5.8.4 靜態速度誤差常數Kv
5.8.5 靜態加速度誤差常數Ka
5.8.6 小結
例題和解答
習題
第6章 利用根軌跡法進行控製係統的分析和設計
6.1 引言
6.2 根軌跡圖
6.2.1 輻角和幅值條件
6.2.2 示例
6.2.3 根軌跡繪圖的一般規則
6.2.4 關於根軌跡圖的說明
6.2.5 G(s)的極點與H(s)的零點的抵消
6.2.6 典型的零-極點分布及其相應的根軌跡
6.2.7 小結
6.3 用MATLAB繪製根軌跡圖
6.3.1 用MATLAB繪製根軌跡圖
6.3.2 定常ζ軌跡和定常ωn軌跡
6.3.3 在根軌跡圖上繪製極網格
6.3.4 條件穩定係統
6.3.5 非最小相位係統
6.3.6 根軌跡與定常增益軌跡的正交性
6.3.7 求根軌跡上任意點的增益K值
6.4 正反饋係統的根軌跡圖
6.5 控製係統設計的根軌跡法
6.5.1 初步設計考慮
6.5.2 用根軌跡法進行設計
6.5.3 串聯校正和並聯(或反饋)校正
6.5.4 常用校正裝置
6.5.5 增加極點的影響
6.5.6 增加零點的影響
6.6 超前校正
6.6.1 超前校正裝置和滯後校正裝置
6.6.2 基於根軌跡法的超前校正方法
6.6.3 已校正與未校正係統階躍響應和斜坡響應的比較
6.7 滯後校正
6.7.1 采用運算放大器的電子滯後校正裝置
6.7.2 基於根軌跡法的滯後校正方法
6.7.3 用根軌跡法進行滯後校正設計的步驟
6.8 滯後-超前校正
6.8.1 利用運算放大器構成的電子滯後-超前校正裝置
6.8.2 基於根軌跡法的滯後-超前校正方法
6.9 並聯校正
6.9.1 並聯校正係統設計的基本原理
6.9.2 速度反饋係統
例題和解答
習題
第7章 用頻率響應法分析和設計控製係統
7.1 引言
7.1.1 求係統對正弦輸入信號的穩態輸齣
7.1.2 用圖形錶示頻率響應特性
7.2 伯德圖
7.2.1 伯德圖或對數坐標圖
7.2.2 G(jω)H(jω)的基本因子
7.2.3 增益K
7.2.4 積分和微分因子(jω)��1
7.2.5 一階因子(1+jωT)��1
7.2.6 二階因子[1+2 ζ(jω/ωn)+(jω/ωn)2]��1
7.2.7 諧振頻率ωr和諧振峰值Mr
7.2.8 繪製伯德圖的一般步驟
7.2.9 最小相位係統和非最小相位係統
7.2.10 傳遞延遲
7.2.11 係統類型與對數幅值麯綫之間的關係
7.2.12 靜態位置誤差常數的確定
7.2.13 靜態速度誤差常數的確定
7.2.14 靜態加速度誤差常數的確定
7.2.15 用MATLAB繪製伯德圖
7.2.16 繪製定義在狀態空間中的係統的伯德圖
7.3 極坐標圖
7.3.1 積分和微分因子(jω)��1
7.3.2 一階因子(1+jωT)��1
7.3.3 二階因子[1+2ζ(jω/ωn)+(jω/ωn)2]��1
7.3.4 極坐標圖的一般形狀
7.3.5 用MATLAB繪製奈奎斯特圖
7.3.6 注意事項
7.3.7 繪製定義在狀態空間中的係統的奈奎斯特圖
7.4 對數幅-相圖
7.5 奈奎斯特穩定判據
7.5.1 預備知識
7.5.2 映射定理
7.5.3 映射定理在閉環係統穩定性分析中的應用
7.5.4 奈奎斯特穩定判據
7.5.5 關於奈奎斯特穩定判據的幾點說明
7.5.6 G(s)H(s)含有位於jω軸上的極點和(或)零點的特殊情況
7.6 穩定性分析
7.6.1 條件穩定係統
7.6.2 多迴路係統
7.6.3 應用於逆極坐標圖上的奈奎斯特穩定判據
7.7 相對穩定性分析
7.7.1 相對穩定性
7.7.2 通過保角變換進行相對穩定性分析
7.7.3 相位裕量和增益裕量
7.7.4 關於相位裕量和增益裕量的幾點說明
7.7.5 用MATLAB求增益裕量、相位裕量、相位交界頻率和增益交界頻率
7.7.6 諧振峰值幅值Mr
譯者序
Modern Control Engineering是美國明尼蘇達大學Ogata教授撰寫的一部控製係統的國際通用教材。它可以作為大學工科高年級本科生或研究生用的控製係統教材。該書第一版曾於1976年在我國由譯者翻譯成中文,並由科學齣版社齣版發行。該書首次成功地將20世紀40~50年代發展起來的經典控製理論,與20世紀60~70年代發展起來的現代控製理論融為一體,形成瞭一部新型的控製係統教材。由於其內容新穎、豐富,物理概念闡述得比較清楚,聯係實際廣泛、密切,並配有大量的例題和習題,所以受到瞭讀者的歡迎。隨後,譯者又先後對該書第二版至第四版進行瞭翻譯。該書第二版的特點是增加瞭極點配置、狀態觀測器和控製係統的計算機仿真研究內容,並且於1993年由中國颱灣地區儒林圖書有限公司齣版發行繁體中文版。第三版和第四版分彆於2000年和2003年由電子工業齣版社齣版發行。第三版的特點是融入瞭MATLAB應用的內容。第四版的特點是刪去瞭李雅普諾夫穩定性分析,增加瞭二自由度控製的內容,並且擴展瞭MATLAB的應用範圍。
該書第五版於2010年初問世,譯者受電子工業齣版社之約,為能有機會將該書新版譯成中文而感到榮幸。與第四版相比,第五版在內容上進行瞭較大的修訂。首先,刪減瞭一些人們比較熟悉的內容,如信號流圖和拉普拉斯變換等,並且將原書的12章精簡到瞭10章,突齣瞭控製係統中的特色內容;其次,進一步充實和完善瞭MATLAB應用方麵的內容;第三,增加瞭20世紀末發展起來的所謂“後現代控製理論”的內容,作為代錶,初步介紹瞭魯棒控製理論及H無窮大控製概念;最後,應當指齣,第五版繼承瞭前版本的原有特點。
Modern Control Engineering於20世紀70年代初問世,至今已曆經40年。由於作者對該書的不斷修訂和更新,該書在國際上一直受到好評。該書已被翻譯成中、法、俄、日、西班牙等多種文字齣版。並且,據作者統計,早在20世紀末,世界上已有100多所大學將該書選為控製係統教材,是一本名副其實的國際通用教材。該書1976年在我國翻譯齣版以來,多年來一直受到眾多讀者的歡迎。為瞭滿足市場需求,到2007年為止,該書第一版至第四版的纍計印刷次數已達15次之多。
譯者在翻譯過程中,保留瞭原書的部分書寫規則,對書中的重要定理和公式進行瞭推導和驗證,修正瞭發現的錯誤和疏漏之處。
本書第1章至第8章及附錄部分由北京航空航天大學盧伯英教授翻譯,第9章和第10章由西北工業大學佟明安教授翻譯,盧伯英教授對全書進行瞭統一審校。
本書在翻譯過程中得到瞭羅維銘、肖順達、章再貽、張英娟、李雅萍等教授的支持和幫助,譯者在此嚮他們錶示衷心感謝。
由於譯者水平有限,難免有錯誤與不當之處,敬請讀者批評指正。
前言
本書介紹瞭控製係統分析和設計中的一些重要概念。讀者將會發現,這是一本清晰易懂,適用於高等院校控製係統課程的教科書。它是為學習電氣、機械、航空航天或化學工程的大學高年級學生編寫的。讀者在學習本書之前,應具備下列預備知識:微分方程方麵的基礎課程,拉普拉斯變換,嚮量矩陣分析,電路分析,力學和熱力學基礎。
在這一版中,本書進行瞭下列主要修訂:
● 增加瞭利用MATLAB求控製係統對各種輸入量響應的內容。
● 證明瞭利用MATLAB實現計算最佳化方法的有效性。
● 全書增加瞭一些新的例題。
● 刪去瞭前一版中較次要的材料,以便為更重要的主題提供必要的空間。書中刪去瞭信號流圖,也刪去瞭拉普拉斯變換一章,但新增瞭拉普拉斯變換錶及利用MATLAB的部分分式展開(分彆見附錄A和附錄B)。
● 在附錄C中,提供瞭對嚮量矩陣分析的簡短概括。這將有助於讀者求解n×n矩陣的逆矩陣,而這種求解有可能包含在控製係統的分析和設計中。
本書的這一版編排成10章。其內容可以概括如下。第1章是對控製係統的簡介。第2章涉及控製係統的數學模型,並且介紹瞭非綫性數學模型的綫性化方法。第3章導齣瞭機械係統和電係統的數學模型。第4章討論流體係統(諸如液位係統、氣動係統和液壓係統)和熱力係統的數學模型。
第5章處理控製係統的瞬態響應和穩態分析,廣泛采用MATLAB獲取瞬態響應麯綫。為瞭進行控製係統的穩定性分析,本章介紹瞭勞斯穩定判據和赫爾維茨穩定判據。
第6章討論瞭控製係統的根軌跡分析和設計,包括正反饋係統和條件穩定係統。關於用MATLAB繪製根軌跡,在本章中進行瞭詳細討論。本章還包括瞭利用根軌跡法設計超前、滯後和滯後-超前校正裝置。
第7章討論控製係統的頻率響應分析和設計,並且以容易理解的方式,介紹瞭奈奎斯特穩定判據。用來進行超前、滯後和滯後-超前校正裝置設計的伯德圖法,也在本章中進行瞭介紹。
第8章涉及基本的和變形的PID控製器。 本章詳細地討論瞭為獲得PID控製器的最佳參數值,特彆是為滿足階躍響應特性的要求而采用的計算方法。
第9章介紹控製係統的狀態空間分析。本章詳細地討論瞭可控性和可觀測性概念。
第10章涉及控製係統的狀態空間設計。討論包括極點配置、狀態觀測器和二次型最佳控製。本章最後對魯棒控製係統進行瞭初步討論。
本書的編排有助於學生逐步地理解控製理論。在知識的介紹過程中,精心地避開瞭高深的數學論證。書中也提供瞭一些命題的證明,這些證明過程有助於深入理解書中介紹的主要內容。
從戰略角度齣發,本書在提供例題方麵做齣瞭特彆努力,從而使讀者能夠更清楚地理解書中討論的主題。此外,除第1章以外,每一章後麵都提供瞭一些有解答的習題(A類題),建議讀者認真地學習所有這些帶有解答的習題,這將有助於讀者深入地理解所討論的課題。另外,除第1章以外,在每一章的後麵還提供瞭許多待解的習題,這些待解的習題(B類題)可以作為課後作業或者測驗題。
如果本書作為一學期的課程教材(共計約56學時),則書中的大部分內容都可以講授,隻需根據情況略去部分內容。由於書中包括大量例題和帶解答的習題(A類題),它可以迴答讀者可能産生的許多問題,所以對於希望學習控製理論基礎知識的實際工程人員,本書也可以作為自學教材。
我衷心感謝本書這一版的評閱人,美國康奈爾大學的Mark Campbell,亞利桑那大學的Henry Sodano和艾奧瓦大學的Atul G. Kelkar。最後,我要對副編輯Alice Dworkin女士、高級總編輯Scott Disanno先生及所有參與這項齣版計劃的人們,錶示誠摯的謝意,感謝他們為本書迅速和高質量的齣版所做的工作。
Katsuhiko Ogata
我是一名在讀的工程控製專業的博士生,從事的方嚮是航空航天飛行器動力學與控製。對於我們這個領域來說,控製理論的嚴謹性和方法的先進性至關重要。我手中的這本《現代控製工程(第五版)》可以說是我近年來閱讀過的最令人印象深刻的教材之一。這本書的體量龐大,內容豐富,幾乎涵蓋瞭現代控製工程的方方麵麵。我特彆關注瞭書中關於非綫性控製和魯棒控製的章節。非綫性係統是現實世界中普遍存在的,如何對其進行有效的控製是一個極具挑戰性的問題。書中對李雅普諾夫穩定性理論、滑模控製、反饋綫性化等多種非綫性控製方法進行瞭深入的介紹,不僅給齣瞭詳細的數學推導,還對各種方法的優缺點和適用範圍進行瞭比較分析,這對我理解和選擇閤適的非綫性控製策略非常有幫助。例如,關於滑模控製的章節,作者通過生動的圖示和清晰的推導,解釋瞭其“滑動模態”的形成機理和穩定性保證,並展示瞭如何利用其處理係統的不確定性和擾動。而魯棒控製部分,則聚焦於如何設計能夠容忍係統參數變化和外部擾動的控製器,書中對H無窮控製、LMI等魯棒控製設計工具的介紹,對我進行飛行器姿態控製和軌跡跟蹤等方麵的研究提供瞭寶貴的理論指導。
評分這本書給我的感覺就像是一個訓練有素的嚮導,帶領我穿越復雜且充滿挑戰的控製工程世界。我是一名剛剛進入研究生階段的學生,之前本科階段的控製理論基礎相對薄弱,常常在麵對實際問題時感到力不從心。導師推薦這本《現代控製工程(第五版)》,說它是這個領域的“聖經”。拿到書後,我纔真正理解瞭這句話的含義。從最基礎的傳遞函數、零極點分析,到狀態空間錶示、能控性、可觀測性,再到各種先進的控製算法,這本書都進行瞭極其詳盡且邏輯清晰的闡述。我特彆欣賞書中在講解復雜概念時,始終不忘初心,用最直觀的方式去解釋。比如,在講解能控性的時候,作者不僅僅給齣瞭數學定義和判據,還用瞭一個非常形象的例子,來比喻一個係統是否“可被完全操縱”,讓我一下子就明白瞭其中的核心思想。同樣,在介紹最優控製時,書中不僅講解瞭龐特裏亞金最小值原理等核心理論,還通過求解一個簡單的機器人軌跡優化問題,讓抽象的數學公式落地,變得生動有趣。我尤其對書中關於係統辨識的章節印象深刻,書中詳細介紹瞭多種辨識方法,並提供瞭 MATLAB 仿真示例,這對於我將來進行實際的係統建模和參數估計非常有幫助。
評分這本書的封麵設計就給我一種非常專業且厚重的感覺,深藍色的背景搭配銀色的標題,顯得穩重而不失現代感。拿到手裏,紙張的質感也相當不錯,印刷清晰,即使是復雜的公式和圖錶,也能一覽無餘。我是一名在讀的自動化專業研究生,一直以來,控製工程都是我學習的重點和難點,尤其是在研究生階段,對理論的深入理解和實際應用能力的培養變得尤為重要。我的導師推薦瞭這本《現代控製工程(第五版)》,說這是該領域的經典之作,內容全麵且更新及時,能夠幫助我們打下堅實的理論基礎,並為後續的科研打下良好基礎。翻開目錄,就看到瞭涵蓋瞭經典控製理論、現代控製理論、狀態空間方法、最優控製、魯棒控製、自適應控製等一係列重要章節,讓我對接下來的學習充滿瞭期待。雖然我還沒有深入閱讀完所有章節,但僅僅是瀏覽一下各個章節的標題和開頭部分,就能感受到作者在組織內容上的精心安排,循序漸進,由淺入深,非常適閤我們這些需要係統性學習的讀者。其中,關於狀態空間法的介紹,圖文並茂,理論推導嚴謹,同時也輔以豐富的例子,讓人更容易理解抽象的數學模型是如何描述和分析動態係統的。我尤其關注瞭關於數字控製的部分,這對於我們進行實際的係統設計至關重要,希望這本書能提供清晰的指導和實用的方法。
評分作為一名在工業界工作的過程控製工程師,我對控製工程的實用性和前瞻性有著非常高的要求。在這本《現代控製工程(第五版)》麵世之前,我已經閱讀過不少該領域的書籍,但很多都停留在經典控製理論的層麵,對於近年來迅速發展的現代控製技術,如智能控製、自適應控製等,涉及不夠深入。當我得知這本第五版更新並加入瞭許多新的內容時,我毫不猶豫地購買瞭它。拿到書後,我首先翻閱瞭新增的章節,如關於模型預測控製(MPC)和模糊邏輯控製的部分。MPC作為一種先進的控製策略,在許多化工、電力等領域有著廣泛的應用,但其理論相對復雜。書中對MPC的講解,從基本原理、模型構建,到優化算法和約束處理,都進行瞭係統而清晰的闡述,並輔以具體的應用案例,這對於我理解和掌握MPC技術提供瞭極大的幫助。我尤其對書中關於MPC在處理多變量、約束係統方麵的優勢進行瞭詳細的介紹,這正是我在實際工作中經常遇到的挑戰。此外,模糊邏輯控製部分也讓我耳目一新,書中不僅介紹瞭模糊邏輯控製的基本原理,還探討瞭如何將其與傳統控製方法相結閤,形成混閤控製策略,這為解決一些難以建立精確數學模型的非綫性係統提供瞭新的思路。
評分我是一名來自某高校電氣工程專業的本科生,一直對控製理論和應用抱有濃厚的興趣。在學習過程中,我嘗試閱讀過幾本控製工程的教材,但總覺得內容過於理論化,或者更新不夠及時,無法完全滿足我對現代控製技術的好奇心。直到我遇到瞭這本《現代控製工程(第五版)》,我纔真正體會到一本優秀教材的魅力。這本書的編排方式非常巧妙,它不像我之前看過的某些教材那樣,上來就拋齣大量的公式和定理,而是先從一些實際的控製問題入手,激發讀者的學習興趣,然後再逐步引入相關的理論知識。比如,在介紹PID控製時,作者並沒有一開始就講解離散化和各種整定方法,而是先通過一個簡單的溫度控製係統,讓讀者直觀感受到PID控製的作用和重要性,然後再深入探討其原理和參數整定技巧。這種“由錶及裏”的學習方式,讓我在理解概念時更加輕鬆,也更容易將理論知識與實際應用聯係起來。此外,書中還包含瞭大量的圖示和仿真例子,這些生動的可視化呈現,極大地降低瞭理解復雜概念的難度。我特彆喜歡書中關於狀態觀測器和狀態反饋的部分,作者用清晰的語言和精煉的圖錶,將抽象的狀態空間概念變得可視化,並詳細介紹瞭如何利用狀態觀測器來估計不可觀測的狀態,這對於我今後進行實際的係統設計和調試具有非常重要的指導意義。
評分作為一名研究機器人控製的博士生,我深知精確而高效的控製算法對提升機器人性能的重要性。我手中的這本《現代控製工程(第五版)》無疑是我近期閱讀過的最具有啓發性的書籍之一。它以一種高度係統化和深入淺齣的方式,闡述瞭現代控製工程的精髓。我特彆欣賞書中對狀態空間方法論的細緻講解。從最早的綫性定常係統的狀態方程,到高維、非綫性的復雜係統,書中都給齣瞭清晰的建模思路和分析工具。關於能控性和可觀測性的概念,書中不僅提供瞭嚴格的數學推導,還用生動的類比和圖示,幫助我深刻理解瞭這兩個核心概念在係統設計中的意義。例如,書中關於能控性的描述,讓我聯想到瞭如何通過施加輸入來“驅動”係統到達任意目標狀態,而可觀測性則如同一個“內部觀察者”,能夠通過係統的輸齣來推斷其內部狀態。這對於我進行機器人動力學建模和狀態估計,非常有啓發。此外,書中關於最優控製的章節,也為我提供瞭設計高性能控製器的新思路。如何最小化能量消耗,如何實現精確的軌跡跟蹤,這些問題都可以通過求解最優控製問題來解決。書中對龐特裏亞金最小值原理和動態規劃的講解,清晰而透徹,讓我對如何設計最優控製器有瞭更深的認識。
評分我是一名在新能源汽車領域工作的工程師,我們的工作離不開對電機、電池管理係統等復雜動態係統的精確控製。在過去的幾年裏,我接觸過不少控製工程方麵的書籍,但很多都側重於理論推導,或者更新不夠及時,無法滿足我們快速發展的技術需求。當我看到《現代控製工程(第五版)》齣版的消息時,我感到非常興奮,立刻訂購瞭一本。這本書最大的亮點在於其內容的“與時俱進”。書中不僅保留瞭經典的控製理論,更加入瞭大量關於現代控製技術的內容,如模型預測控製、強化學習在控製中的應用、以及更先進的自適應控製和魯棒控製算法。我尤其關注瞭書中關於模型預測控製(MPC)的應用部分。MPC作為一種前饋-反饋結閤的控製策略,在新能源汽車的能量管理、動力分配等方麵有著巨大的潛力。書中詳細介紹瞭MPC的原理,包括滾動優化、約束處理等,並結閤瞭電動汽車的實際應用場景,給齣瞭具體的控製框圖和仿真結果,這對我理解和應用MPC技術,優化汽車的續航裏程和駕駛性能,提供瞭寶貴的參考。此外,書中關於自適應控製的介紹也讓我眼前一亮,它能夠讓控製器根據係統性能的變化自動調整參數,這對於解決新能源汽車係統中存在的參數變化和動態耦閤問題,具有重要的意義。
評分我是一名即將畢業的自動化專業本科生,即將麵臨考研和找工作的雙重壓力。在大學本科階段,雖然學習瞭基礎的控製理論,但我總感覺對現代控製工程的理解不夠深入,尤其是在一些前沿的技術方麵,瞭解得更為有限。因此,我一直在尋找一本能夠係統地梳理現代控製工程知識,並展望未來發展方嚮的優秀教材。當我偶然看到這本《現代控製工程(第五版)》時,我仿佛找到瞭我一直以來苦苦尋覓的寶藏。這本書的內容涵蓋瞭從經典控製到現代控製的方方麵麵,而且邏輯清晰,循序漸進。我特彆喜歡書中關於自適應控製和模糊邏輯控製的章節。自適應控製能夠讓控製器在係統參數未知或發生變化時,仍然能夠保持良好的控製性能,這對於我未來可能從事的機器人、無人機等領域的研發工作,非常有價值。書中對自適應控製的各種方法,如模型參考自適應控製、自尋優控製等,都進行瞭詳細的介紹,並配以仿真例子,讓我能夠直觀地理解其工作原理。而模糊邏輯控製部分,則為我打開瞭另一扇門,它能夠處理非綫性、不確定性強的係統,這對於我將來解決一些難以建立精確數學模型的實際問題,提供瞭有效的手段。
評分在一次行業交流會上,一位資深控製工程師嚮我推薦瞭《現代控製工程(第五版)》,並稱贊其是該領域的“必讀之作”。我是一名在工業自動化領域工作的工程師,主要負責工業機器人和智能製造設備的控製係統設計與優化。過去的幾年裏,我深切體會到控製理論的不斷發展對提升設備性能的重要性。這本書最令我印象深刻的是其對復雜係統控製的深刻洞察。書中不僅僅局限於對單個控製算法的介紹,而是著重於如何將各種控製理論有機地結閤起來,形成能夠解決實際工程問題的整體解決方案。我特彆關注瞭書中關於多變量控製和分布式控製的章節。在工業自動化中,我們經常需要同時控製多個相互關聯的變量,如機器人關節的角度、速度、力和力矩,或者生産綫上的多個設備。書中對多變量控製係統的建模、分析和設計方法,如解耦控製、模型預測控製等,都進行瞭深入的探討,並提供瞭實際的應用案例,這對於我理解和設計復雜生産綫的協同控製,提供瞭非常有價值的指導。此外,關於分布式控製的部分,也讓我看到瞭未來工業控製的發展方嚮,即如何通過網絡將多個獨立的控製器連接起來,實現更高效、更靈活的協同工作。這本書的內容,無疑為我指明瞭進一步學習和研究的方嚮。
評分在眾多控製工程領域的書籍中,這本《現代控製工程(第五版)》無疑是給我留下最深刻印象的一本。我是一名機械工程專業的博士生,研究方嚮涉及機器人控製和智能製造。在項目研究中,經常會遇到各種復雜的動力學係統,如何有效地對其進行建模、分析和控製,是擺在我麵前的巨大挑戰。之前的學習過程中,雖然接觸過一些控製理論的入門書籍,但總感覺不夠係統和深入,難以應對實際研究中的復雜問題。偶然的機會,一位行業內的前輩嚮我推薦瞭這本書,並極力稱贊其內容的權威性和前瞻性。拿到書後,我迫不及待地翻閱,立刻被其嚴謹的邏輯結構和精煉的語言所吸引。作者在開篇就對控製工程的發展曆程進行瞭簡要迴顧,並清晰地闡述瞭現代控製理論的優勢及其在解決復雜工程問題中的核心地位。隨後,章節內容逐步深入,從基礎的係統辨識、綫性係統理論,到高階的非綫性控製、模型預測控製等,都進行瞭詳盡的論述。我尤其欣賞書中在理論推導過程中,不僅給齣瞭嚴謹的數學證明,還穿插瞭大量的工程實例,這使得原本抽象的理論變得更加直觀和易於理解。比如,在關於李雅普諾夫穩定性分析的部分,書中不僅詳細介紹瞭李雅普諾夫第二方法的原理,還通過多個具體的例子,展示瞭如何構造李雅普諾夫函數來判斷係統的穩定性,這對我理解和應用穩定性分析方法大有裨益。
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